DE19628789A1 - Automatically controlled clutch - Google Patents

Abstract

The invention concerns an automatic clutch in a motor vehicle drive train. According to the invention, differences in the speeds of rotation between the clutch input and clutch output are determined by computer from the speeds of rotation of the vehicle engine, on the one hand, and the speeds of rotation of the vehicle drive wheels, on the other, variations of a frequency characteristic of resonant frequencies in the drive train when the clutch is engaged not being taken into account.

Description

Die Erfindung betrifft eine automatisch gesteuerte Kupplung zwischen einem Motor und einem Antriebsstrang eines Kraftfahr­ zeuges, mit einer Überwachungseinrichtung, welche Drehzahl­ differenzen zwischen Kupplungseingang und Kupplungsausgang registriert.The invention relates to an automatically controlled clutch between an engine and a drive train of a motor vehicle stuff, with a monitoring device, what speed differences between clutch input and clutch output registered.

Kraftfahrzeuge mit manuell geschalteten Getrieben und automa­ tische gesteuerter Kupplung sind grundsätzlich bekannt.Motor vehicles with manual transmissions and automa table-controlled clutch are generally known.

Bei der Steuerung der automatischen Kupplung sowie bei deren Überwachung ist es prinzipiell erwünscht, Drehzahldifferenzen zwischen Kupplungseingang und Kupplungsausgang zu erkennen. Damit wird es einerseits erleichtert, ruckfrei ein- und aus­ zukuppeln. Andererseits kann auch die thermische Belastung der automatischen Kupplung ohne Temperaturmessung erfaßt wer­ den, indem eine Rechnersimulation durchgeführt wird, bei der aus der Drehzahldifferenz, aus dem jeweils übertragenen und mittels entsprechender Sensoren erfaßten Kupplungsmoment so­ wie aus dem zeitlichen Verlauf von Drehzahldifferenz und Kupplungsmoment die Temperaturverhältnisse an der Kupplung errechnet werden. Hierbei wird ausgenutzt, daß die an der Kupplung auftretenden thermischen Verlustleistungen propor­ tional dem Produkt aus Kupplungsmoment und Drehzahldifferenz sind.In the control of the automatic clutch and in its In principle, monitoring is desirable, speed differences between clutch inlet and clutch outlet. On the one hand, this makes it easier to switch on and off smoothly engage. On the other hand, the thermal load of the automatic clutch without temperature measurement by performing a computer simulation in which from the speed difference, from the respectively transmitted and clutch torque detected by means of appropriate sensors as from the time course of the speed difference and Clutch torque the temperature conditions at the clutch  can be calculated. This takes advantage of the fact that the Coupling occurring thermal power losses propor tional the product of clutch torque and speed difference are.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, die Drehzahldifferenzen zwi­ schen Kupplungseingang und Kupplungsausgang mit geringem Auf­ wand zu erfassen.The object of the invention is now, the speed differences between Coupling input and coupling output with little open to capture the wall.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die genannten Drehzahldifferenzen aus den Signalen einer ersten Drehzahlmesseranordnung am Kupplungseingang bzw. am damit drehfest verbundenen Fahrzeugmotor sowie den Signalen einer weiteren Drehzahlgeberanordnung an Antriebsrädern des Fahr­ zeuges unter Berücksichtigung der jeweiligen Übersetzung bzw. Stufe eines Getriebes zwischen Kupplung und Antriebsrädern, jedoch unter Ausblendung von Drehzahlschwankungen, deren Fre­ quenz einer Eigenfrequenz des Antriebsstranges bei geschlosse­ ner Kupplung entspricht, ermittelt werden.This object is achieved in that the mentioned speed differences from the signals of a first Tachometer arrangement at the clutch input or on it non-rotatably connected vehicle engine and the signals of a another speed sensor arrangement on driving wheels of the driver stuff taking into account the respective translation or Stage of a transmission between clutch and drive wheels, but with the suppression of speed fluctuations, the fre frequency of a natural frequency of the drive train when closed ner clutch corresponds to be determined.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, zur Er­ mittlung der Drehzahldifferenzen zwischen Kupplungseingang und Kupplungsausgang solche Drehzahlmesseranordnungen heran­ zuziehen, die ohnehin im Fahrzeug vorhanden sein müssen. Die erste Drehzahlmesseranordnung wird bei modernen, mit dem Ziel einer Minimierung schädlicher Abgase gesteuerten Verbren­ nungsmotoren von Kraftfahrzeugen benötigt. Die zweite Dreh­ zahlmesseranordnung wird regelmäßig für Bremssysteme des Fahrzeuges mit Antiblockiersteuerung (ABS) benötigt. Die Übersetzungsverhältnisse zwischen den Drehzahlen von Kupp­ lungsausgang und Antriebsrädern sind konstruktiv vorgegeben. Gegebenenfalls muß lediglich erfaßt werden, welche Getriebe­ stufe bzw. welcher Gang eingelegt sind. Dies ist für eine op­ timale Steuerung des Kupplungsmomentes beim Ein- bzw. Auskup­ peln ohnehin notwendig oder wünschenswert.The invention is based on the general idea of Er averaging the speed differences between clutch input and clutch output such tachometer arrangements pull, which must be present in the vehicle anyway. The first rev counter arrangement is aimed at modern, with the aim minimizing harmful emissions controlled combustion Motor vehicles required. The second spin Counter meter arrangement is used regularly for brake systems of the  Vehicle with anti-lock control (ABS) required. The Gear ratios between the speeds of Kupp lungs output and drive wheels are specified structurally. If necessary, it only has to be recorded which transmission level or which gear is engaged. This is for an op Timely control of the clutch torque when engaging or disengaging peln anyway necessary or desirable.

Darüber hinaus berücksichtigt die Erfindung die Erkenntnis, daß im Antriebsstrang bei geschlossener Kupplung charakteri­ stische Ruckelschwingungen auftreten, mit der Folge, daß das Verhältnis zwischen den Drehzahlen des Fahrzeugmotors und den Drehzahlen der Antriebsräder des Fahrzeuges mit einer charak­ teristischen Frequenz - beispielsweise 4 bis 5 Hz - schwankt. Die Frequenz dieser bei geschlossener Kupplung auftretenden Ruckelschwingungen ist deutlich niedriger als die Frequenz von Rupfschwingungen, wie sie beim Ein- oder Auskuppeln auf­ treten können, wenn die Kupplung noch schleift, d. h. das Kupplungsmoment noch geringer ist als das zwischen Fahrzeug­ motor und Antriebsstrang wirksame Moment. Die Rupfschwingungen haben gegenüber den Ruckelschwingungen deshalb eine deutlich höhere, etwa um den Faktor 2 erhöhte Frequenz, weil aufgrund der noch nicht geschlossenen Kupplung die Trägheitsmomente des Motors nicht frequenzbestimmend für die Rupfschwingungen im Antriebsstrang sein können.In addition, the invention takes into account the knowledge that that in the drive train with the clutch closed static jerky vibrations occur, with the result that the Relationship between the speeds of the vehicle engine and the Speeds of the drive wheels of the vehicle with a charak teristic frequency - for example 4 to 5 Hz - fluctuates. The frequency of this occurring when the clutch is closed Jerky vibrations are significantly lower than the frequency of picking vibrations, such as when engaging or disengaging can occur when the clutch is still dragging, d. H. the Clutch torque is even less than that between the vehicle engine and powertrain effective moment. The plucking vibrations therefore have a distinct compared to the jerky vibrations higher frequency, increased by a factor of about 2 because of the moment of inertia of the not yet closed clutch of the motor does not determine the frequency for the picking vibrations can be in the drive train.

Indem bei der Erfindung die Ruckelschwingungen bei der Aus­ wertung der Drehzahldifferenzen zwischen Motor und Antriebs­ rädern "ausgeblendet" werden, wird verhindert, daß aus ent­ sprechenden Schwankungen der Drehzahlen von Motor und An­ triebsrädern eine analog schwankende Drehzahldifferenz zwi­ schen Kupplungseingang und Kupplungsausgang und damit fälsch­ lich ein Zustand schleifender Kupplung ermittelt werden.In the invention, the jerky vibrations when off evaluation of the speed differences between motor and drive  wheels "hidden" is prevented from ent speaking fluctuations in the speed of the motor and on drive wheels an analog fluctuating speed difference between coupling input and coupling output and thus false Lich a condition of clutch slipping can be determined.

Im Ergebnis bietet die Erfindung auch bei ausgeprägt ela­ stisch-nachgiebigen Antriebssträngen die Möglichkeit, aus den Signalen für die Motordrehzahl sowie die Raddrehzahl in einer durch Ruckelschwingungen unverfälschten Weise auf Drehzahl­ differenzen zwischen Kupplungseingang und Kupplungsausgang zu schließen.As a result, the invention also offers pronounced ela flexible drive trains, the possibility of the Signals for the engine speed and the wheel speed in one due to jerky vibrations at speed differences between clutch input and clutch output conclude.

Auf diese Weise kann gegebenenfalls ohne Störung durch Ruckel­ schwingungen die Funktion eines das Kupplungsmoment erfas­ senden Sensors überprüft werden, indem erfaßt wird, ob gleichzeitig verschwindende Drehzahldifferenzen zwischen Kupplungseingang und Kupplungsausgang und ein hinreichend großes Kupplungsmoment, bei dem die Kupplung ohne Schlupf ar­ beiten müßte, vorliegen.In this way, if necessary, without jerking vibrations the function of the clutch torque detected send sensors can be checked by detecting whether at the same time disappearing speed differences between Coupling input and coupling output and a sufficient large clutch torque, in which the clutch ar without slip should be available.

Im übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der Erfin­ dung auf die Ansprüche sowie die nachfolgende Erläuterung der Zeichnung verwiesen, anhand der eine besonders vorteilhafte Ausführungsform beschrieben wird.Otherwise, the Erfin to the claims and the following explanation of the Drawing referenced, based on a particularly advantageous Embodiment is described.

Dabei zeigt die einzige Figur eine schematisierte Darstellung eines Antriebsstranges sowie eines zugehörigen Motors eines Kraftfahrzeuges.The only figure shows a schematic representation a drive train and an associated engine Motor vehicle.

Ein grundsätzlich herkömmlicher Verbrennungsmotor i, welcher zum Antrieb eines nicht näher dargestellten Kraftfahrzeuges dient, ist über eine automatisch gesteuerte Kupplung 2 sowie ein manuell geschaltetes Getriebe 3 und eine Antriebswelle 4 (Kardanwelle) antriebsmäßig mit Antriebsrädern 5 verbindbar.A basically conventional internal combustion engine i, which is used to drive a motor vehicle (not shown in more detail), can be connected in terms of drive to drive wheels 5 via an automatically controlled clutch 2 as well as a manually shifted transmission 3 and a drive shaft 4 (cardan shaft).

Dem Motor 1 ist eine erste Drehmesseranordnung 6 und den An­ triebsrädern 5 eine zweite Drehzahlmesseranordnung 7 zugeord­ net. Durch einen Sensor 8 am Getriebe 3 wird die jeweils ein­ gelegte Getriebestufe und damit das (rechnerische) Überset­ zungsverhältnis zwischen Ausgang der Kupplung 2 und den An­ triebsrädern 5 erfaßt.The engine 1 is a first rev counter arrangement 6 and the drive wheels 5 are assigned a second rev counter arrangement 7 . By a sensor 8 on the gear 3 , the respective gear stage and thus the (computational) transmission ratio between the output of the clutch 2 and the drive wheels 5 is detected.

Aufgrund der typischerweise drehfesten Antriebsverbindung zwischen Motor 1 und Eingang der Kupplung 2 entspricht die Motordrehzahl umkehrbar eindeutig der Drehzahl des Kupplungs­ einganges. Die Signale der Drehzahlmesseranordnung 6 zeigen somit auch die Drehzahl des Eingangs der Kupplung 2.Due to the typically rotationally fixed drive connection between engine 1 and input of clutch 2 , the engine speed reversibly clearly corresponds to the speed of the clutch input. The signals of the tachometer arrangement 6 thus also show the speed of the input of the clutch 2 .

Aus den von der Drehzahlmesseranordnung 7 ermittelten Rad­ drehzahlen kann die Drehzahl des Ausgangs der Kupplung 2 nur bei geöffneter Kupplung exakt ermittelt werden, vorausge­ setzt, daß die jeweilig durch den Sensor 8 ermittelte einge­ legte Getriebsstufe bzw. das damit vorgegebene Übersetzungs­ verhältnis zwischen Ausgang der Kupplung 2 und Antriebsrädern 5 berücksichtigt wird. Sobald die Kupplung 2 geschlossen ist und der Antriebsstrang zwischen Getriebe 3 und Antriebsrädern 5 von größeren übertragenen Drehmomenten beansprucht wird, können aufgrund konstruktiv vorgegebener und in Regel auch erwünschter größerer Elastizitäten des Antriebsstranges größe­ re Differenzen zwischen den tatsächlichen Drehzahlen des Aus­ ganges der Kupplung 2 und den aufgrund der Drehzahlen der An­ triebsräder 5 rechnerisch ermittelten Drehzahlen des Kupp­ lungsausganges auftreten, da der Antriebsstrang stark tordiert werden kann.From the speed determined by the tachometer assembly 7 wheel speeds, the speed of the output of the clutch 2 can be exactly determined only when the clutch is open, presupposes that the respective determined by the sensor 8 inserted gear stage or the predetermined transmission ratio between the output of the clutch 2 and drive wheels 5 is taken into account. As soon as the clutch 2 is closed and the drive train between the transmission 3 and the drive wheels 5 is subjected to larger torques transmitted, larger re differences between the actual speeds of the output from the clutch 2 and the due to the speeds of the drive wheels 5 arithmetically determined speeds of the clutch output occur because the drive train can be twisted heavily.

Diese Differenzen zwischen berechneter und tatsächlicher Drehzahl des Kupplungsausganges schwanken bei geschlossener Kupplung 2 mit einer charakteristischen Ruckelfrequenz, wel­ che durch die jeweiligen Bemessungen des Antriebsstranges bzw. des Fahrzeuges sowie des Motors vorgegeben ist und beispiels­ weise bei ca. 4 Hz liegt.These differences between the calculated and actual speed of the clutch output fluctuate when the clutch 2 is closed with a characteristic jerk frequency, which is predetermined by the respective dimensions of the drive train or the vehicle and the engine and is, for example, approximately 4 Hz.

Wenn nun verhindert wird, daß die durch derartige Ruckel­ schwingungen verursachten Drehbewegungen der Antriebsräder 5 relativ zum Ausgang der Kupplung 2 auf den Wert der ermittel­ ten Drehzahldifferenz zwischen Eingang und Ausgang der Kupp­ lung 2 zurückwirken, können die tatsächlichen Drehzahldiffe­ renzen zwischen Eingang und Ausgang der Kupplung 2 aus den Drehzahlen des Motors 1 und der Antriebsräder 5 hinreichend genau bestimmt werden. If it is now prevented that the vibrations caused by such jerky rotary movements of the drive wheels 5 relative to the output of the clutch 2 affect the value of the determined speed difference between the input and output of the clutch 2 , the actual speed differences between the input and output of the clutch 2 can be determined with sufficient accuracy from the speeds of the engine 1 and the drive wheels 5 .

Hierzu ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß ein Rechner 9 zu­ nächst aus den Signalen der Drehzahlmesseranordnung 6 einen Wert für die Drehzahlen des Eingangs der Kupplung 2 und aus den Signalen der Drehzahlmesseranordnung 7 und des Sensors 8 einen Wert für die Drehzahlen des Ausganges der Kupplung 2 ermittelt, als ob durch die jeweils eingelegte Getriebestufe immer ein festes Drehzahlverhältnis zwischen Ausgang der Kupplung 2 und Antriebsrädern 5 gegeben wäre. Aus diesen Drehzahlwerten wird eine Differenz ermittelt, wobei Schwan­ kungen des Wertes der Differenz mit der für Ruckelschwingun­ gen des Antriebsstranges charakteristischen Frequenz elimi­ niert werden können.To this end, it is provided according to the invention that a computer 9 first determines a value for the speeds of the input of clutch 2 from the signals of tachometer arrangement 6 and a value for the speeds of output of clutch 2 from signals of tachometer arrangement 7 and sensor 8 , as if there was always a fixed speed ratio between the output of clutch 2 and drive wheels 5 due to the gear stage in each case. A difference is determined from these speed values, and fluctuations in the value of the difference can be eliminated with the frequency characteristic of jerky vibrations in the drive train.

Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß der Rechner überprüft, ob das Vorzeichen der ermittelten Differenz stän­ dig ein einer aufgrund der Ruckelfrequenz zu erwartenden Häu­ figkeit wechselt, bzw. ob der Wert der ermittelten Drehzahl­ differenz mit einer aufgrund der Ruckelfrequenz zu erwarten­ den Häufigkeit den Wert 0 durchläuft. Falls die Ruckelfre­ quenz den Wert f_R hat, gilt für die Anzahl A der Vorzeichen­ wechsel bzw. der Nulldurchgänge innerhalb eines Zeitinverval­ les t:This can be done, for example, by the computer checking whether the sign of the difference found changes constantly a frequency that is to be expected on the basis of the jerking frequency, or whether the value of the determined speed difference with a frequency that is to be expected on the basis of the jerking frequency changes the value 0 passes through. If the jerking frequency has the value f _R , the sign A or the zero crossings for a number A apply within a time interval:

A = ²f_Rt.A = ²f _R t.

Statt dessen ist es auch möglich und vorteilhaft, zwischen dem Rechner 9 und die Drehzahlmesseranordnungen 6 und 7 je­ weils Filter 10 zu schalten, die für ein schmales Frequenz­ band in der Umgebung der Ruckelfrequenz undurchlässig sind. Im Ergebnis erhält damit der Rechner 9 nur solche Drehzahlsi­ gnale, die gegenüber Signalschwankungen mit der Ruckelfre­ quenz bereinigt sind.Instead, it is also possible and advantageous to switch between the computer 9 and the tachometer arrangements 6 and 7 each because filters 10 which are impermeable to a narrow frequency band in the vicinity of the jerking frequency. As a result, the computer 9 thus only receives those speed signals that are adjusted for signal fluctuations with the jerk frequency.

Grundsätzlich ist es auch möglich, anstelle der eingangssei­ tig des Rechners 9 angeordneten Filter 10 ausgangsseitig des Rechners 9 ein Filter 11 anzuordnen, welches ebenfalls für Signalschwankungen mit der Ruckelfrequenz undurchlässig ist. Damit wird erreicht, daß ausgangsseitig des Filters 11 nur noch solche Signale vorliegen, die von Schwankungen mit der Ruckelfrequenz bereinigte Drehzahldifferenzen darstellen.In principle, it is also possible for the eingangssei tig of the computer 9 disposed filter 10, a filter instead of the output side of the computer 9 to arrange 11, which is impermeable also for signal fluctuations with the surge frequency. This ensures that only those signals are present on the output side of the filter 11 which represent speed differences adjusted for fluctuations with the jerking frequency.

Die Frequenz der Ruckelschwingungen ändert sich geringfügig mit der Beladung des Fahrzeuges. Deshalb muß bei der Bemes­ sung der Filter 10 bzw. 11 ein entsprechendes Frequenzband berücksichtigt werden, innerhalb dessen die Filter undurch­ lässig sind. In entsprechender Weise muß auch bei Ermittlung der Anzahl A der Vorzeichenwechsel bzw. der Nulldurchgänge ein Frequenzband berücksichtigt werden.The frequency of the jerky vibrations changes slightly with the loading of the vehicle. Therefore, a corresponding frequency band must be taken into account when dimensioning the filters 10 and 11 , within which the filters are impermeable. In a corresponding manner, a frequency band must also be taken into account when determining the number A of the sign changes or the zero crossings.

Bei Fahrzuständen, bei denen von einer geschlossenen Kupplung 2 ausgegangen werden kann, kann die jeweilige Frequenz der Ruckelschwingungen sehr exakt bestimmt werden, so daß das Frequenzband bereits nach kürzerer Fahrstrecke nach einem Start des Fahrzeuges adaptiv auf den gemessenen Wert der Ruckel­ frequenz eingrenzbar ist.In driving conditions in which a closed clutch 2 can be assumed, the respective frequency of the jerking vibrations can be determined very precisely, so that the frequency band can be adaptively limited to the measured value of the jerking frequency even after a shorter driving distance after the vehicle has started.

Claims (3)

1. Automatisch gesteuerte Kupplung zwischen einem Motor und einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, mit einer Überwa­ chungseinrichtung, welche Drehzahldifferenzen zwischen Kupp­ lungseingang und Kupplungsausgang registriert, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Drehzahldifferenzen aus Signalen einer er­ sten Drehzahlmesseranordnung (6) am Eingang der Kupplung (2) bzw. am mit dem Eingang drehfest verbundenen Fahrzeugmotor (1) sowie Signalen einer weiteren Drehzahlmesseranordnung (7) an Fahrzeugantriebsrädern (5) unter Berücksichtigung der je­ weiligen Übersetzung bzw. Stufe eines Getriebes (3) zwischen Kupplung (2) und Antriebsrädern (5), jedoch unter Ausblendung von Drehzahlschwankungen, deren Frequenz einer Eigenfrequenz des Antriebsstranges bei geschlossener Kupplung (2) ent­ spricht, ermittelt werden.1. Automatically controlled clutch between an engine and a drive train of a motor vehicle, with a monitoring device, which registers speed differences between the coupling input and clutch output, characterized in that said speed differences from signals from a he tachometer arrangement ( 6 ) at the input of the clutch ( 2 ) or on the input connected to the vehicle engine (1) and signals a rotationally fixed manner to a further tachometer arrangement (7) on the vehicle drive wheels (5) taking into account the per weiligen translation or stage of a transmission (3) between the clutch (2) and drive wheels (5) , but with the suppression of speed fluctuations, the frequency of which corresponds to a natural frequency of the drive train when the clutch ( 2 ) is closed. 2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf eine verschwindende Drehzahldifferenz zwischen Kupp­ lungseingang und Kupplungsausgang geschlossen wird, wenn die Differenz zwischen einem aus den Signalen der ersten Dreh­ zahlmesseranordnung (6) ermittelten Wert für die eingangssei­ tige Drehzahl an der Kupplung (2) und einem aus den Signalen der zweiten Drehzahlmesseranordnung (7) sowie der jeweiligen Übersetzung ermittelten Wert für die ausgangsseitige Drehzahl an der Kupplung (2) mit einer bei Schwingungen mit der vorge­ nannten Eigenfrequenz zu erwartenden Häufigkeit ihr Vorzei­ chen wechselt und/oder den Wert 0 durchläuft.2. Coupling according to claim 1, characterized in that a vanishing speed difference between the coupling input and coupling output is inferred when the difference between a value determined from the signals of the first rotational speed meter arrangement ( 6 ) for the input speed term on the clutch ( 2nd ) and a value determined from the signals of the second tachometer arrangement ( 7 ) and the respective translation for the output-side speed on the clutch ( 2 ) with a frequency to be expected in the case of vibrations with the aforementioned natural frequency, and / or the value 0 goes through. 3. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Filter (10, 11) vorhanden ist, welches für Signalschwankungen mit der vorgenannten Eigenfrequenz un­ durchlässig ist und eingangsseitig und/oder ausgangsseitig eines mit den Drehzahlmesseranordnungen (6, 7) zusammenwirken­ den Rechners (9) angeordnet ist.3. Coupling according to claim 1, characterized in that at least one filter ( 10 , 11 ) is present, which is permeable for signal fluctuations with the aforementioned natural frequency un and on the input side and / or output side of one with the tachometer arrangements ( 6 , 7 ) cooperate with the computer ( 9 ) is arranged.